5) повышенный расход металла на литники и поэтому невысокий технологический выход годного (ТВГ).
Указанные преимущества и недостатки определяют эффективную область использования литья в оболочковые формы по выплавляемым моделям:
1) изготовление отливок, максимально приближающихся по конфигурации к готовой детали с целью снижения трудоемкости обработки труднообрабатываемых металлов и сплавов резанием, замены трудоемких операции сварки или пайки для повышения жесткости, герметичности, надежности конструкций детали, узла, обработки давлением труднодеформируемых сплавов;
2) изготовление тонкостенных крупногабаритных отливок повышенной точности с целью снижения массы конструкции при повышении ее прочности, герметичности и других эксплуатационных свойств;
3) изготовление отливок повышенной точности из сплавов с особыми свойствами и структурой.
Производство отливок по выплавляемым моделям находит широкое применение в различных отраслях машиностроения и в приборостроении.
Использование литья в оболочковые, формы для получения заготовок деталей машин взамен изготовления их из кованых заготовок или проката позволяет в среднем уменьшить отход металла в стружку на 34-90%, снизить трудоемкость обработки резанием на 25-85%, себестоимость изготовления деталей на 20-80%.
Однако, следует учитывать, что экономическая эффективность существенно зависит от выбора номенклатуры отливок, изготовляемых этим способом. Только при правильном выборе номенклатуры деталей можно достичь высокой экономической эффективности производства.
Электрошлаковое литье ЭШЛ имеет ряд преимуществ перед другими аналогичными технологиями.
Так, получаемый металл после переплава имеет более высокие служебные характеристики, при этом данная технология обеспечивает возможность активного воздействия на расплав металла во всем его объеме, а именно, легирование или модификация металла в тигле, а также гарантируется стабильность химического состава металла в процессе плавки, даже при наличии в нем легкоокисляющихся элементов
Электрошлаковые тигельные печи значительно превосходят открытые сталеплавильные агрегаты (индукционные или дуговые печи) по степени рафинирования и стабильности химического состава сплава.
Содержание серы при электрошлаковой плавке снижается в среднем в 1,5 – 2 раза при неизменном содержании основных легирующих элементов до, и после плавки. Наконец, при электрошлаковом литье тигельные печи значительно дешевле и проще в эксплуатации, чем современные индукционные печи.
В отличие от индукционных печей, в ЭШЛ печах с керамическим тиглем, применяется не специальные источники питания повышенной частоты и громоздкие конденсаторные батареи, а стандартные электропечные или сварочные трансформаторы.
В процессе ЭШЛ тигельной плавки плавление металла происходит в результате выделения теплоты в жидком электропроводном шлаке при прохождении через него электрического тока. В качестве исходного сырья используют расходуемые электроды цельные или собранные из фрагментов . Электроды могут состоять из обреза проката, лома отработанных деталей и т.д. Расплавленный металл, проходя через слой жидкого шлака, температура которого обычно на 150 – 200° С выше температуры плавления металла, интенсивно рафинируется от вредных примесей и неметаллических включений.
Получаемый таким образом металл является заготовкой для получения деталей для следующих отраслей: нефтегазовой промышленности, энергетики, горнодобывающей промышленности и т.д.
Себестоимость получаемых деталей, при их высоком качестве, значительно ниже, чем аналогичные детали, полученные по другой технологии. Так как в ЭШЛ используется лом, то для получения новой заготовки можно использовать старую, тем самым значительно уменьшается стоимость заготовки. Электроустановки ЭШЛ, при их простоте и малой занимаемой площади (3,0 х 6,0 м2) с учетом того, что получаемый металл имеет отличные служебные характеристики, а сырьем является металлолом
Уникальность продукции ЭШЛ заключается в том, что полученный металл имеет служебные характеристики на уровне кованных, при этом коэффициент использования металла составляет 0,8 по сравнению с другими технологиями 0,5 – 0,7. По данной технологии было получено несколько авторских свидетельств и патентов.
Использование таких установок позволяет, с одной стороны, утилизировать металлолом черных и цветных металлов, соответственно улучшается экологическая обстановка. Производство ЭШЛ отвечает самым строгим требованиям санитарно-гигиенических условий труда и гарантирует сохранение чистоты окружающей среды как на самих предприятиях, так и вблизи их.
3. Сферы применения изделий, полученных при помощи ЭШЛ:
1. Стальное литье
- шары для шаровых мельниц (ТЭЦ, цементные заводы и прочие)
- фланцы (Водоканал, теплоцентрали, нефтегазовая промышленность)
- переходы (нефтегазотрубопроводы)
- заглушки (Водоканал, теплоцентрали, нефтегазовая промышленность)
- штампы (машиностроительные заводы и ремонтные мастерские) и т.д.
2. Наплавка твердым сплавом
- било (ТЭЦ)
- молотки (ТЭЦ, цементные заводы)
- ножи (грейдер, бульдозер и скрепер)
- дробящие плиты (цементные заводы)
- конуса для дробилок (карьеры, цементные заводы, горнодобывающая промышленность)
- плиты для дробилок (карьеры, цементные заводы, горнодобывающая промышленность)
- клыки для экскаваторов (карьеры, цементные заводы, прочие)
- наплавка для драг (золотодобывающая промышленность)
- башмаки для гусеничных тракторов (сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность)
- почвообрабатывающие детали машин (сельское хозяйство)
- прочее
3. Вытяжка (непрерывная кристаллизация)
- пруток (катанка от 5 до 25 мм)
- уголок и металлоконструкции (строительные организации)
- прочие профиля
4. Цветной металл
- катанка медная (кабельное производство, эмаль производство)
- шестигранник (бронза, латунь для производства метизов)
- контактный провод (железная дорога, троллейбусы, трамваи)
- прочее
5. Керамика
- облицовочные плиты
-керамические плиты
-кирпич
6. Каменное литье.
- трубы
- бордюрные камни
- камни (в т.ч. декоративные)
- теплоизолирующие плиты
7. Прямое восстановление
- редких земель
- циркония
8. Высокотемпературная керамика
- кирпич из циркония
- кирпич из магнезита
- кирпич из оксида алюминия
- высокотемпературные теплоизоляционные плиты
Мировое потребление стали в 2005 году превысило I млрд т в год. Наибольшую долю конечной металлургической продукции составляет листовая сталь. С каждым годом в общей структуре выпуска увеличивается доля листового проката по отношению к сортовому. Это объясняется наибольшей экономичностью и универсальностью этого вида продукции, особенно тонколистового холоднокатаного проката.
Современный листопрокатный стан представляет собой сложный комплекс машин и механизмов. Основным инструментом стана, формирующимразмеры листа, чистоту поверхности и свойства, являются рабочие валки. В настоящее время увеличивается степень обжатия при прокатке листа, а такжевозрастает доля труднодеформируемых материалов. Все это приводит к ужесточению условий эксплуатации рабочих валков, увеличению контактных и изгибных напряжений, а следовательно, к повышению требований по их твердости и прочности.
В условиях жесткой конкуренции на рынке сбыта проката наибольшеевнимание уделяется его качеству и экономичности производства. К важныммерам, способствующим увеличению выпуска проката, улучшению качестваметаллопродукции и снижению расходов по переделу, относится повышениестойкости валков. Проблема стойкости валков во всем мире является одной изважнейших, так как они обеспечивают не только бесперебойную работу станов,но и способствуют получению качественной продукции, одновременно вносясущественную долю затрат (15...25 %) в себестоимость готовой продукции. Всвязи с этим расход валков в значительной мере определяет себестоимость проката. Уровень развития технологии нроизводства валков существенно отстаетот современных требований. В настоящее время многие металлургическиепредприятия пошли по пути организации собственного производства валков.
Это потребовало не только разработки новых технологий изготовления, но ииспользования накопленного опыта специализированных предприятий по выпуску валков, а также привлечения зарубежного опыта.
Прокатные валки должны обладать высокими эксплуатационными качествами, которые в основном определяются их твердостью, прочностью и термостойкостью. Работа в условиях одновременного действия остаточных, контактных, изгибающих напряжений, тепловых нагрузок и крутящего моментавызывает повышенный износ валков. После износа рабочего слоя валки заменяют на новые. Переплав валков в металлургических агрегатах - это новые затраты на их производство. Чтобы снизить их, необходимо разработать технологию утилизации отработанных валков с наименьшими затратами на выплавку,разливку и ковку. В связи с вышеизложенным, актуальной является разработкаресурсосберегающей технологии утилизации отработанных прокатных валков,которая позволит без потери качества уменьшить себестоимость получаемойпродукции.
4. Способы повышения качества металла с помощью электрошлакового литья (ЭШЛ).
Известны способы повышения качества металла с помощью электрошлакового литья (ЭШЛ). Эта перспективная технология позволяет вторично использовать дорогостоящую валковую сталь без потери качества переплавляемого металла при обеспечении высоких служебных характеристик готового изделия. Сущность ЭШЛ заключается в переплаве отработанного валка в слое расплавленного рафинирующего шлака в разборном кристаллизаторе. Главноедостоинство этого процесса - возможность получения плотной однороднойструктуры заготовки валка по всему сечению, без последующей ковки, что существенно снизит затраты, а значит актуально.